CN103643061B - Mg-Al-Zn系合金的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金领域，具体涉及一种Mg-Al-Zn系合金的制备工艺，按照Mg-Al-Zn系合金规定的比例进行合金配比，熔化、搅拌，搅拌10-20min后，取样进行成分分析，不合格做相应调整，合格后开始降温，当镁合金熔液温度降为600-650℃时，静置，然后升温至680-700℃，电脉冲处理20-40分钟浇铸。本发明改善了铸造性能和产品质量，晶粒细化，改善合金的微观组织结构，使其晶粒明显细化，组织更加均匀,克服Mg-Al-Zn系合金的应力腐蚀开裂倾向，降低截面面积增大对合金力学性能的不利影响。
Description
技术领域
本发明属于合金领域，具体涉及一种Mg-Al-Zn系合金的制备工艺。
背景技术
镁合金是工业应用中最轻的结构金属，纯镁的密度为1.738g/cm3，为铝密度的2/3，钢的1/4。且镁在地壳中的储量较大，占2.7％，仅次于铝和铁。与其他金属材料相比，镁合金具有高比强度、比刚度，较强电磁屏蔽和抗辐射能力，易切削加工、易回收优点，在工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。随着镁合金的应用越来越多，人们对于镁合金的性能要求也在越来越高。
目前工业中常用的镁合金包括Mg-Al-Zn系、Mg-Mn系、Mg-Zn-Zr系、Mg-RE系4中合金系列。其中，Mg-Mn系合金抗腐蚀性能和焊接性良好，但力学性能较差，且无明显的时效强化效应，做为结构件推广的潜力不大；Mg-Zn-Zr系合金轻度高但焊接性能差；Mg-RE系合金综合性能较好，但是受限于稀土资源的成本较高，推广难度仍较大；Mg-Al-Zn系合金成本较低，容易获得较高的强度、延展性和抗腐蚀能力，易于推广。但Mg-Al-Zn系合金在铸造过程中有明显的应力腐蚀开裂倾向，这种应力腐蚀既有穿晶型的，也有晶间型的；Al、Zn含量相同或相近时，Mg-Al-Zn系合金的力学性能随铸件的截面面积增大而明显降低，开发大规格产品存在较大困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种Mg-Al-Zn系合金的制备工艺，改善铸造性能和产品质量，晶粒细化，改善合金的微观组织结构，使其晶粒明显细化，组织更加均匀,克服Mg-Al-Zn系合金的应力腐蚀开裂倾向，降低截面面积增大对合金力学性能的不利影响。
一种Mg-Al-Zn系合金的制备工艺，步骤如下：
按照Mg-Al-Zn系合金规定的比例进行合金配比，熔化、搅拌，搅拌10-20min后，取样进行成分分析，不合格做相应调整，合格后开始降温，当镁合金熔液温度降为600-650℃时，静置，然后升温至680-700℃，电脉冲处理20-40分钟浇铸。
电脉冲间隔时间1.5S，电脉冲电压1000-2000伏，电脉冲电容800μF。
熔化温度为700-750℃，熔化时间为4-6小时。
搅拌速率20-40r/min
静置时间为10-20min。
电脉冲处理在熔液不同部位进行。电脉冲处理分别在熔体的上区、中区、下区进行，每分区的时间为9-11min，完成后进行浇铸。
Mg-Al-Zn系的质量配比符合GB/T5153。
镁合金的熔炼过程中使用电脉冲处理镁熔体，可明显改善其铸造性能和产品质量。电脉冲孕育处理技术是在高于镁合金熔点的情况下，高压放电使镁合金的枝状晶转化为等轴晶或将柱状晶转化成球状达到晶粒细化效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明镁合金的制备方法，晶粒细、组织均匀，使得晶粒细化，改善了合金的微观组织结构。相比传统的镁合金冶炼技术，新型冶炼方法所生产的镁合金晶粒尺寸减小1/3以上，无明显组织偏析，减轻了材料的应力腐蚀开裂倾向。经半连铸生产的棒材，力学性能明显改善，不同截面面积的棒材中心部位取样进行力学性能测试，差距明显减小，为生产高性能大直径镁合金棒材奠定了基础。克服Mg-Al-Zn系合金的应力腐蚀开裂倾向，降低截面面积增大对合金力学性能的不利影响。
附图说明
图1、对比例1的产品晶粒尺寸图；
图2、实施例1的产品晶粒尺寸图；
图3、对比例2的产品晶粒尺寸图；
图4、实施例2的产品晶粒尺寸图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
称取Mg9998原生镁锭960Kg，Al99.85b重熔铝锭30Kg，Zn99.95锌锭10Kg，纯锰粉4Kg。加温至730℃熔化5h，使用搅拌器搅拌15min，搅拌速率20r/min，完成后对取样分析。对照GB/T5153-2002成分表，合格后开始降温，当温度降低为630℃时，静置20min，然后重新升温至695℃，开始电脉冲处理；其中，电脉冲间隔时间1.5S，电脉冲电压1500伏，电脉冲电容800μF。电脉冲处理分别在熔体的上区、中区、下区进行，每分区的时间为10min，完成后进行浇铸。
本实施例电脉冲处理后的尺寸为73μm，如图2。
电脉冲处理的合金材料，晶粒尺寸明显变小，枝晶基本消除。铸件直径对合金力学性能影响，如表1。
实施例2
称取Mg9998原生镁锭900Kg，Al99.85b重熔铝锭90Kg，Zn99.95锌锭9Kg，纯锰粉5Kg。加温至720℃熔化6h，使用搅拌器搅拌15min，搅拌速率40r/min，完成后对取样分析。对照GB/T5153-2002成分表，合格后开始降温，当温度降低为650℃时，静置，15min，然后重新升温至690℃，开始电脉冲处理；其中，电脉冲间隔时间1.5S，电脉冲电压2000伏，电脉冲电容800μF。电脉冲处理分别在熔体的上区、中区、下区进行，每分区的时间为11min，完成后进行浇铸。
本实施例电脉冲处理后的尺寸为97μm，如图4。电脉冲处理的合金材料，晶粒尺寸明显变小，枝晶基本消除。铸件直径对合金力学性能影响，如表1。
对比例1
本对比例与实施例1工艺相同，其不同点在于，对比例1没有使用电脉冲技术。本对比例未经电脉冲处理的镁合金晶粒尺寸的119μm，如图1。
对比例2
本对比例与实施例2工艺相同，其不同点在于，对比例2没有使用电脉冲技术。本对比例未经电脉冲处理的镁合金晶粒尺寸的133μm，如图3。
实施例1-2和对比例1-2中铸件直径对合金力学性能影响，如表1。
表1实施例1-2和对比例1-2中铸件直径对合金力学性能影响
Claims (4)
1.一种Mg-Al-Zn系合金的制备工艺，其特征在于，步骤如下:
按照Mg-Al-Zn系合金规定的比例进行合金配比，熔化、搅拌，搅拌10-20min后，取样进行成分分析，不合格做相应调整，合格后开始降温，当镁合金熔液温度降为600-650℃时，静置，然后升温至680-700℃，电脉冲处理20-40分钟浇铸；
电脉冲间隔时间1.5S，电脉冲电压1000-2000伏，电脉冲电容800μF。
2.根据权利要求1所述的Mg-Al-Zn系合金的制备工艺，其特征在于，熔化温度为700-750℃，熔化时间为4-6小时。
3.根据权利要求1所述的Mg-Al-Zn系合金的制备工艺，其特征在于，搅拌速率20-40r/min。
4.根据权利要求1所述的Mg-Al-Zn系合金的制备工艺，其特征在于，静置时间为10-20分钟。
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